(57)【要約】【解決手段】ジエン系ゴムと硫黄と繊維状フィラーとを配合してなるゴム組成物であって、上記繊維状フィラーとして、高アスペクト比フィラーと低アスペクト比フィラーとの２種を併用してなるロール成形用ゴム組成物、及びこのゴム組成物をロール成形により成形し、得られた成形体を上記ロール成形におけるロール方向を空気入りタイヤの回転周方向として配置して硬化させてなる空気入りタイヤ。【効果】ゴム組成物をロール成形してシート状にした場合、そのシート状硬化物の厚さ方向の放熱性が繊維状フィラーの配合量を増量することなく格段に向上し、更に、このゴム組成物を、タイヤを構成するゴムとすれば、強度や伸びなどのゴムとしての基本となる力学物性を低下させることなく、タイヤの回転周方向に直交する方向の放熱特性を向上させた耐久性に優れた空気入りタイヤが得られる。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ジエン系ゴムと硫黄と繊維状フィラーとを配合してなるゴム組成物であって、上記繊維状フィラーとして、高アスペクト比フィラーと低アスペクト比フィラーとの２種を併用してなることを特徴とするロール成形用ゴム組成物。
【請求項２】
上記高アスペクト比フィラーのアスペクト比と上記低アスペクト比フィラーのアスペクト比との比率が１．５：１〜１００：１であることを特徴とする請求項１記載のロール成形用ゴム組成物。
【請求項３】
上記高アスペクト比フィラー１００質量部に対して上記低アスペクト比フィラーを１０〜９０質量部併用してなることを特徴とする請求項１又は２記載のロール成形用ゴム組成物。
【請求項４】
上記繊維状フィラーの配合比がジエン系ゴム１００質量部に対して０．０１〜１００質量部であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載のロール成形用ゴム組成物。
【請求項５】
上記繊維状フィラーが気相成長炭素繊維であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載のロール成形用ゴム組成物。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１項記載のゴム組成物を用いて形成された空気入りタイヤであって、上記ゴム組成物をロール成形により成形し、得られた成形体を上記ロール成形におけるロール方向を空気入りタイヤの回転周方向として配置して硬化させてなることを特徴とする空気入りタイヤ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気入りタイヤにおいてタイヤの回転周方向に直交する方向の放熱性能の向上を可能とするロール成形用ゴム組成物及びこのゴム組成物を用いて形成された空気入りタイヤに関する。
【背景技術】
【０００２】
空気入りタイヤの使用時の放熱は、回転するタイヤの周方向の放熱以上にタイヤの回転周方向に直交する方向（例えばタイヤの径方向や幅方向）の放熱に高い特性が求められる。空気入りタイヤの場合、ロール成形によりシート状に成形したゴム組成物を積層してタイヤを形成するが、ゴムに放熱特性を与えるために配合される繊維状フィラーは、ロールによりその繊維長方向をロール方向に向けて配向し、このロール方向がタイヤの周方向となるようにゴム組成物が積層されてタイヤが形成される。そのため、タイヤの放熱は一般に、より高い特性が求められるタイヤの回転周方向に直交する方向よりも、繊維状フィラーが配向するタイヤの回転周方向に優位となってしまう。
【０００３】
この場合、タイヤの回転周方向に直交する方向により高い放熱性を与えるためには、繊維状フィラーの配合量を増やさざるを得ないが、繊維状フィラーの配合量の増大は、タイヤを構成するゴムとして求められる他の物性、例えば、強度や伸びといったタイヤの本質にかかわる力学物性の低下を引き起こしてしまうため、限界があった。
【０００４】
なお、この発明に関連する先行技術文献情報としては以下のものがある。
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−２０３３５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みなされたもので、強度や伸びなどのゴムとしての力学物性を低下させることなく空気入りタイヤにおいて重要であるタイヤの回転周方向に直交する方向の放熱性能を向上させることが可能となるロール成形用ゴム組成物及びこのゴム組成物を用いて形成された空気入りタイヤを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、上記目的を達成するため鋭意検討した結果、ジエン系ゴムと硫黄と繊維状フィラーとを配合してなるゴム組成物において、繊維状フィラーとして、高アスペクト比フィラーと低アスペクト比フィラーとの２種を併用して配合することにより、このゴム組成物をロール成形して例えばシート状の成形体にした場合、その成形体の硬化物の上記ロール成形におけるロール方向に直交する方向の放熱性が繊維状フィラーの配合量を増量することなく向上し、その結果、強度や伸びなどのゴムとしての基本となる力学物性を低下させることなく高い放熱性が得られること、また、このゴム組成物を、タイヤを構成するゴムとすれば、タイヤの回転周方向に直交する方向の放熱特性を向上させることができ、その結果、放熱性、ひいては耐久性に優れた空気入りタイヤを得ることができることを見出し、本発明をなすに至った。
【０００８】
従って、本発明は、下記のロール成形用ゴム組成物及び空気入りタイヤを提供する。
［請求項１］  ジエン系ゴムと硫黄と繊維状フィラーとを配合してなるゴム組成物であって、上記繊維状フィラーとして、高アスペクト比フィラーと低アスペクト比フィラーとの２種を併用してなることを特徴とするロール成形用ゴム組成物。
［請求項２］  上記高アスペクト比フィラーのアスペクト比と上記低アスペクト比フィラーのアスペクト比との比率が１．５：１〜１００：１であることを特徴とする請求項１記載のロール成形用ゴム組成物。
［請求項３］  上記高アスペクト比フィラー１００質量部に対して上記低アスペクト比フィラーを１０〜９０質量部併用してなることを特徴とする請求項１又は２記載のロール成形用ゴム組成物。
［請求項４］  上記繊維状フィラーの配合比がジエン系ゴム１００質量部に対して０．０１〜１００質量部であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載のロール成形用ゴム組成物。
［請求項５］  上記繊維状フィラーが気相成長炭素繊維であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載のロール成形用ゴム組成物。
［請求項６］  請求項１乃至５のいずれか１項記載のゴム組成物を用いて形成された空気入りタイヤであって、上記ゴム組成物をロール成形により成形し、得られた成形体を上記ロール成形におけるロール方向を空気入りタイヤの回転周方向として配置して硬化させてなることを特徴とする空気入りタイヤ。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のゴム組成物をロール成形して得た成形体の硬化物は、そのロール成形におけるロール方向に直交する方向の放熱性が繊維状フィラーの配合量を増量することなく向上する。その結果、強度や伸びなどのゴムとしての基本となる力学物性を低下させることなく高い放熱性を得ることができる。また、このゴム組成物を、タイヤを構成するゴムとすれば、タイヤの回転周方向に直交する方向の放熱特性を向上させることができ、放熱性、ひいては耐久性に優れた空気入りタイヤが得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明につき、更に詳しく説明する。
本発明のロール成形用ゴム組成物は、ジエン系ゴムと硫黄と繊維状フィラーとを配合してなるゴム組成物であり、上記繊維状フィラーとして、高アスペクト比フィラーと低アスペクト比フィラーとの２種を併用したものである。また、本発明の空気入りタイヤは、ゴム組成物を用いて形成された空気入りタイヤであり、上記ゴム組成物をロール成形により成形し、得られた成形体を上記ロール成形におけるロール方向を空気入りタイヤの回転周方向として配置して硬化させてなるものである。
【００１１】
ロール成形によりゴム組成物を成形する場合、繊維状フィラーは、ロール成形により得られるシート状等の成形体中、ロール方向に沿って繊維状フィラーの長手方向（繊維長方向）が配向する。そのため、繊維状フィラーはロール方向に直交する方向に所定の間隔をもって配向することになるが、ゴム組成物中の繊維状フィラーの量が同じであれば、アスペクト比の異なる２種の繊維状フィラー、即ち、高アスペクト比フィラーと低アスペクト比フィラーとを併用して用いた場合、高アスペクト比フィラーのみを用いた場合と比べて、繊維状フィラーの長手方向（ロール方向）と直交する方向における隣接する繊維状フィラーの距離が短縮できる。また、低アスペクト比フィラーは、高アスペクト比フィラーに比べて上述した方向へ配向しにくく、比較的ランダムに配向しやすい。このような理由から、繊維状フィラーによるロール方向と直交する方向への熱伝導チャンネルが効率よく形成され、高アスペクト比フィラーと低アスペクト比フィラーとの併用により、ロール方向と直交する方向においてより高い熱伝導性を得ることができるものである。
【００１２】
従って、このロール成形されたシート等の成形体をロール成形におけるロール方向を空気入りタイヤの回転周方向として配置して硬化させることにより、タイヤの回転周方向に直交する方向（タイヤの径方向、幅方向）の熱伝導性を向上させることができる。
【００１３】
本発明のロール成形用ゴム組成物において、ジエン系ゴムとしては、例えば天然ゴムやエチレン・プロピレン・ジエンゴム（ＥＰＤＭ）、スチレン・ブタジエン共重合ゴム（ＳＢＲ）、ブタジエンゴム、イソプレンゴム、ブチルゴム、ハロゲン化ブチルゴム、イソブチレンとｐ−ハロゲン化メチルスチレンとの共重合体、アクリロニトリル・ブタジエン共重合ゴム（ＮＢＲ）などを挙げることができ、これらは１種を単独で用いても、２種以上を併用してもよい。また、硫黄の配合量としては、ジエン系ゴム１００質量部に対し通常０．１〜１０質量部である。
【００１４】
一方、繊維状フィラーとしては、例えば単層カーボンナノチューブ、多層カーボンナノチューブ、炭素繊維などを用いることができるが、特に、気相成長炭素繊維が好ましく用いられる。気相成長炭素繊維としては、市販品を使用し得、例えば、ＶＧＣＦ（昭和電工（株）製）等が挙げられる。
【００１５】
また、本発明においては、繊維状フィラーとしてアスペクト比（長さ／径）の異なる２種の繊維状フィラー、即ち、高アスペクト比フィラーと低アスペクト比フィラーとを併用するが、特に、ゴムの基本的力学物性である強度や伸びを損なうことなくタイヤの回転周方向に直交する方向の放熱性を特に向上できる点から、高アスペクト比フィラーのアスペクト比と低アスペクト比フィラーのアスペクト比との比率を１．５：１〜１００：１、好ましくは１．５：１〜２０：１として配合することが好ましい。
【００１６】
気相成長炭素繊維の場合、このような高アスペクト比フィラー及び低アスペクト比フィラーとしては、高アスペクト比フィラーとしてＶＧＣＦ−Ｒ（昭和電工（株）製）、低アスペクト比フィラーとしてＶＧＣＦ−Ｈ（昭和電工（株）製）が具体的に例示される。
【００１７】
一方、繊維状フィラーの配合量は、ジエン系ゴム１００質量部に対して０．１〜１００質量部、特に１〜５０質量部であることが好ましい。繊維状フィラーの配合量が多すぎると所望の性能が発現しにくい上、混合や成形等における作業性が低下する場合があり、少なすぎると所望の性能を十分に得ることができない場合がある。
【００１８】
本発明のロール成形用ゴム組成物には、更に、常法に従い、要求される物性に合わせて、必要に応じて有機硫黄化合物等の硫黄以外の加硫剤、加硫促進剤、加硫促進助剤、充填剤、老化防止剤、軟化剤、分散剤等の添加剤を、本発明の効果を損なわない程度に常用量の範囲内で添加することが可能である。
【００１９】
加硫促進剤としては、例えばＣＢＳ（Ｎ−シクロヘキシル−２−ベンゾチアジルスルフェンアミド）、ＴＢＢＳ（Ｎ−ｔ−ブチル−２−ベンゾチアジルスルフェンアミド）、ＴＢＳＩ（Ｎ−ｔ−ブチル−２−ベンゾチアジルスルフェンイミド）等のスルフェンアミド系の加硫促進剤、ＤＰＧ（ジフェニルグアニジン）等のグアニジン系の加硫促進剤、テトラオクチルチウラムジスルフィド、テトラベンジルチウラムジスルフィド等のチウラム系加硫促進剤、ジアルキルジチオリン酸亜鉛等の加硫促進剤などを挙げることができる。
【００２０】
また、硫黄による加硫を促進する観点から、亜鉛華、脂肪酸等の加硫促進助剤を配合することができる。脂肪酸としては飽和，不飽和あるいは直鎖状、分岐状のいずれの脂肪酸であってもよく、脂肪酸の炭素数としても特に制限されるものではないが、例えば炭素数１〜３０、好ましくは１５〜３０の脂肪酸、より具体的にはシクロヘキサン酸（シクロヘキサンカルボン酸）、側鎖を有するアルキルシクロペンタン等のナフテン酸、ヘキサン酸、オクタン酸、デカン酸（ネオデカン酸等の分岐状カルボン酸を含む）、ドデカン酸、テトラデカン酸、ヘキサデカン酸、オクタデカン酸（ステアリン酸）等の飽和脂肪酸、メタクリル酸、オレイン酸、リノール酸、リノレン酸等の不飽和脂肪酸、ロジン、トール油酸、アビエチン酸等の樹脂酸などが挙げられる。
【００２１】
更に、充填剤としては、カーボンブラックが例示され、具体的にはＳＲＦ、ＧＰＦ、ＦＥＦ、ＨＡＦ、ＩＳＡＦ、ＳＡＦ、ＦＴ、ＭＴなどのカーボンブラックを挙げることができる。また、充填剤としてカーボンブラックの他に、ホワイトカーボン、微粒子ケイ酸マグネシウム、重質炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、クレー、タルク等の無機充填剤、ハイスチレン樹脂、クマロンインデン樹脂、フェノール樹脂、リグニン、変性メラミン樹脂、ロジン誘導体等の有機充填剤などを挙げることもできる。
【００２２】
本発明のロール成形用ゴム組成物を得る際、上記各成分の配合方法に特に制限はなく、全ての成分原料を一度に配合して混練してもよいし、２段階或いは３段階に分けて各成分を配合して混練を行ってもよい。なお、混練に際してはロール、インターナルミキサー、バンバリーローター等の公知の混練機を用いることができる。
【００２３】
なお、このように各成分を配合して得たロール成形用ゴム組成物を加硫する際の条件としては、通常１３０〜１８０℃で５〜８０分の加硫条件を採用することができる。
【００２４】
なお、本発明のロール成形用ゴム組成物は、タイヤを形成するためのゴム組成物として好適であるが、特に、タイヤのトレッド、ベース、サイドウォール、インナーライナー、ゴムチェーファー、スティフナー、ビードフィラー等の部位を形成するためのゴム組成物として好適である。
【実施例】
【００２５】
以下、実施例及び比較例を示し、本発明を具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に制限されるものではない。
【００２６】
［実施例１、比較例１，２］
表１に示す配合にて各原料成分を配合し、ラボプラストミル（東洋精機（株）製）を使用して混練することにより未加硫のゴム組成物を得た。このゴム組成物をロール成形にて成形し硬化させて得た硬化物について、そのロール方向に直交する方向（この場合、ロール成形により形成したシートの厚さ方向）の熱伝導率を京都電子工業（株）製  迅速熱伝導計により評価し、また、破断強度及び破断伸びをＪＩＳ  Ｋ  ６２５１に準拠して評価した。結果を表１に併記する。
【００２７】
【表１】
2007217458.tif 000002
【００２８】
ＮＲ：天然ゴム
ＶＧＣＦ−Ｒ：気相成長炭素繊維（昭和電工（株）製  繊維長１０μｍ、アスペクト比６７）
ＶＧＣＦ−Ｈ：気相成長炭素繊維（昭和電工（株）製  繊維長５μｍ、アスペクト比３３）
老化防止剤：Ｎ−（１，３−ジメチルブチル）−Ｎ’−フェニル−ｐ−フェニレンジアミン
ＺｎＯ：亜鉛華
ＣＺ：Ｎ−シクロヘキシル−２−ベンゾチアジル・スルフェンアミド
【００２９】
繊維状フィラーの配合量が同一の実施例１、比較例１及び比較例２を対比すると、本発明のロール用ゴム組成物（実施例１）が、高アスペクト比フィラーのみを用いたもの（比較例１）及び低アスペクト比フィラーのみを用いたもの（比較例２）と比べて、強度や伸びが低下することなくロール成形におけるロール方向に直交する方向において高い熱伝導性を与えるものであることがわかる。